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Landis機械加工廠在立式加工中心上實現了托盤切換從手動到自動的轉變。

Landis機械加工廠總裁Mark Lewkowicz為了以具有成本效益的方法提高生產力，尋找小型、廉價的辦法來升級已有的設備。最近，他做了一次升級，把一套自動托盤更換裝置引進一臺立式加工中心，縮短了設置時間。一位機器操作工建議在此基礎上再做進一步改進：在托盤上再額外裝上臺鉗，充分利用在固定通常在此機器上加工的工件之前工作臺上留出的少量空間。這樣，多個作業便可以同時設置并在同一周期內運行。

Lewkowicz先生經常考慮Landis的車間運作，問自己可以再做點什么改進，如提高生產率或解決機器操作工的疲勞問題。Landis位于密歇根州的羅穆盧斯，生產空氣閥門工業的零部件。大部分零件號在10人的合同車間生產，它們上面加工了直徑從0.0625~2.5in(1in=25.4mm)不等的螺紋管孔等。Lewkowicz先生說，傳統上，這些孔是用管道絲錐加工的，但今天它們大多數是用螺旋插入法銑出螺紋。除了空氣閥零件外，該公司還生產滅火器和天然氣用的閥體。

Lewkowicz先生一直在尋找各種方法來改善90年代后期的作業方式，還考察了立式加工中心的生產效率。他說，廠里浪費了許多寶貴的時間去設置、裝卸工件、清潔工件夾具。當操作工做這些事情時加工中心是閑置的。

他最先安裝的是Midaco Corp.生產的并排手動托盤更換裝置。用它，操作工可以更有效地進行設置。機器里面的托盤上在加工零件上的同時，他們能夠在立式機外面的托盤上裝卸工件。手動托盤更換裝置每個托盤上能很舒服地安上三個雙鎖虎鉗，而操作工可以在每一個臺鉗上運行工件。長型工件的放置還可以跨越所有三個臺鉗，充分利用立式機X軸全部30in行程。

Lewkowicz先生說，手動托盤更換裝置提高了空氣閥組件生產能力至少25%。之前，僅僅是吹干凈臺鉗就要耽誤30s~1min時間，取決于夾具的復雜度。裝卸工件也要耽誤時間。手動托盤更換裝置投入使用后，操作工可以在僅15秒內完成任務切換工作，他說。

然而，提高了效率卻也增加了勞動量。使用手動托盤更換裝置，操作工必須用手工把托盤拉出來，吹掉切屑，然后把下一個托盤搬到機器里并把一切固定好。“這是很勞動量密集的任務。”Lewkowicz先生說。此外，這位操作工還要執行更多的設置工作或者工件的裝卸工作，以匹配增加了的切割時間。他想要實現的工藝過程，不僅僅是要時間效率，而且還要工作效率。

圖1 組長Don Donahey在清潔立式加工中心配套的自動托盤更換裝置上的工件夾具

從手動到自動

Landis工作量在增加，由于空氣閥門工業的業務量增加了，Lewkowicz先生決定再購置一臺立式加工中心。某種特定零件的數量增長到每月約800件，有足夠的需求證明，必須有托盤更換裝置來實現立式機床的生產力。此次，他購買了Midaco 30SD自動托盤更換裝置，來滿足產品數量需求。

與手動托盤交換裝置相比，此自動化系統幾乎把所有的工作量從機器操作工手中都接了過來。伺服電機驅動托盤出入機器。夾緊是自動進行的，每件東西都用一個止銷固定到位。執行托盤切換實際上只需按一個按鈕。當在下一個托盤上的設置或工件裝載工作完成時，操作工便按下“Pallet Ready”(托盤就緒)按鈕，于是，一旦當前托盤作業完成，機器立刻就會自動清空并盡快加載這個新的托盤。

最近，廠里還添置了一臺新的可編程邏輯控制器(PLC)，改進了自動托盤更換裝置的整體運作。例如，在過去，如果機器上的接收器是沒有夾緊的，它會永遠保持松著。“如果沒有操作工來停住機器，它會只是吹氣，一整天都在不停地吹，”Lewkowicz先生說。“新的PLC在若干秒后會關掉空氣。這可以顯著降低廠里壓縮空氣的成本。”

圖2 伺服電機驅動托盤出入機器。夾緊是自動進行的，每件東西用一個止銷固定到位

據Lewkowicz先生稱，自動托盤更換裝置的缺點是最小的。自動托盤更換裝置要占用機器的某些間隙空間。接收器和滑入接收器的托盤兩者的組合厚度，阻礙了在機器中使用長的工具，因為Z軸行程失去了。然而，這效果也最小化了Z軸滾珠絲杠上的磨損，使周期時間變短，他指出，所以這效果可以被看作是一種折衷，而不是一個缺點。

通過在這種自動托盤更換裝置上添加一個額外的臺鉗，廠里還可以利用整個工作區，在這臺機器上設置多個作業，以滿足準時制的要求。臺鉗還可以讓Landis運行小作業而不破壞原始設置，并給了廠里靈活性，可以在同一周期內運行兩種作業，如，四件主要的生產作業和一件短時間運行的作業。“我們可以在附加的臺鉗上運行數量在100件以內的一種作業，同時在同一個托盤上運行數量為數百件的又一種作業。”Lewkowicz先生解釋說。

總之，Landis現在使用了這兩臺托盤更換裝置后，廠里員工每天在一個工作班就能完成其所有的空氣閥任務，無需加班。該公司還能夠做到第二天發貨，有時甚至當天發貨。這個團隊接收客戶的緊急電話懇求當天下午或第二天早上交付，已是常事。Landis靠托盤切換實現了相當水平的生產力，完全有能力滿足這些要求。

圖4 手動托盤更換裝置不僅給了機加工車間額外的生產力優勢，而且它還提供了其他優點。它的每個托盤上可以很舒服地容納三個雙鎖臺鉗，操作工可在每個臺鉗上運行工件

歷史、科技與未來一起到來

Landis機械加工廠始建于20世紀20年代后期，是Cleland B. Landis的第二職業。那時他是福特汽車公司的全職員工，經常能看到亨利?福特在工廠車間逛，以確定如何更有效地生產。Landis先生把在福特公司學到的許多經驗教訓帶回到自己的機械加工廠。多年來，小車間里已經聚集了諸多機械，包括多軸鉆床、雙面銑床和轉塔車床。有些機器是產自這家二戰期間建在密歇根州的Willow Run B-24轟炸機廠，今天此廠仍在生產零部件。當Mark Lewkowicz在1979年購買了該公司時，也把它所有的設備買了下來。

“我想繼續我的一貫理念，發揮我手上每一件工具和每一項資源的作用。”他說，“多年這么做確實對我們有利。我可用多軸鉆床在鑄件上鉆安裝孔，使用安裝孔固定工件，在雙工銑床上把表面弄平。現在，我已經拿到此鑄件，把它變成可以裝在我們的立式加工中心臺鉗上的長方塊。”舊設備的能力，結合其歷史價值，是他可能永遠無法擺脫這些傳統的機器的兩個原因。如果他有幸趕上好價錢，可能會買得更多，“許多這類機器都買不到了，但他們確是非常可靠的。”